Синхронизированный преобразователь напряжения в частоту

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении формирователей импульсов и преобразователей . Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем управления частотой импульсов в пачке. В преобразователь дополнительно введены ключ 21, модулятор-прерыватель 14, перекидной ключ 23, триггер 24, второй источник 10 напряжения и соответствующие функциональные связи. Это позволяет наряду с получением линейного преобразования амплитуды синхроимпульсов в длительность задержки выходной импульсной последовательности осуществлять линейное преобразование напряжения на входе в частоту имг ульсов в пачке При этом исключается влияние изменяющегося на входе преобразователя сигнала на параметры задержки импульсной последовательности 1 з.п, флы, 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)1 H 03 K5/135

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4152406/21 (22) 26.11.86 (46) 15.11.91. Бюл. %42 k (71) Физико-механический институт АН

УССР (72) Р.Н.Модла (53) 621.373.5(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 851756, кл. Н 03 К 5/135, 10.10.79. (54) СИНХРОНИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ (57) .Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении формирователей импульсов и преобразователей. Целью изобретения является расширение функциональных возИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении форМирователей импульсов и преобразователей.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности управления частотой импульсов в пачке, На фиг, 1 показана функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 — временная диаграмма его работы.

Синхронизированный преобразователь напряжения в частоту содержит первый операционный усилитель 1, выход которого является выходом преобразователя и соединен с входом двухполярного стабилизатора 2, выполненного на ограничительном и делительных резисторах 3 и 4, 5 и двухполярном стабилитроне 6, причем выходдвухполярного стабилизатора 2 соединен с

„„5U ÄÄ 1691946 А1 можностей путем управления частотой импульсов в пачке, В преобразователь дополнительно введены ключ 21 модулятор-прерыватель. 14, перекидной ключ 23, триггер 24, второй источник 10 напряжения и соответствующие функциональные связи. Это позволяет наряду с

-получением линейного преобразования амплитуды синхроимпульсов в длительность задержки выходной импульсной последовательности осуществлять линейное преобразование напряжения на входе в частоту импульсов в пачке, При этом исключается влияние изменяющегося на входе преобразователя сигнала на параметры задержки импульсной последовательности, 1 з.п, флы, 2 ил. неинвертирующим входом первого операционного усилителя 1 и выходом первого ключа 7, управляющий вход которого соединен с управляющим входом второго ключа

8, а выход — с первым источником 9 напряжения, второй источник 10 напряжения, формирователь 11 импульсов, выходом соединенный с управляющим входом первого клю:-:а 7, а входом — с входной шиной 12 син> онизации и входом второго ключа 8, интегратор 13, выход которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя 1, а вход подключен к выходу модулятора-прерывателя 14 через резистор 15, при этом первый вывод второго резистора tá соединен с одним входом модулятора-прерывателя 14 и выходом второго ключа 8, а второй вывод подключен через резистор 17 обратной связи к выходу модулятора-прерывателя 14 и через последова1691946 тельно соединенные третий и четвертый резисторы 18 и 19 — к неинвертирующему входу второго операционного усилителя 20, выход которого подключен к выходу модулятора-прерывателя 14 и входу третьего ключа

21, а неинвертиру ощий вход — к общей шине через четвертый ключ 22, управляющий вход которого подключен к выходу первого операционного усилителя 1, а соединенные между собой выводы резисторов 18 и 19 подключены к выходу перекидного ключа

23. управляющий вход которого соединен с выходом триггера 24, первый вход — с входкой шиной 25 преобразования, а второй

ВхОд — с положительным Выводом BTQpcl o источника 10 напряжения. Позицией 26 обозначен выход преобразователя.

Синхрснизированкый преобразователь напряжения в частоту работает следующим образом.

При поступлении синхроимпульса на вход формирователя 11 на интервале времени t2 — ti появляется импульс, который открывает первый 7, второй 8 и третий 21 ключи и устанавливает в нулевое состояние триггер 24 (фиг, 2, U24), Отрицательное напряжение первого источника 9 напряжения подается на неинвертирующий вход первого операционного усилителя 1 и устанавливает íà его выходе отрицательный уровень, который стабилизируется двухполяркым стабилизатором 2 (фиг. 2, U2).

Положительное напряжение второго источника 10 через нормально разомкнутый контакт перекидного ключа 23 подается на первый вход модулятора-прерывателя 14.

Так как при отрицательном выходном уровне на выходе первого усилителя 1 четвертый ключ 22 открыт, на выходе второго операциQI-IHoI 0 усилителя на интервале времени t2—

t1 устанавливается напряжение (фиг. 2, 014).

U 14(t2-t1) = U t2 — -= — 01О, (1)

R17 R17

R16 R18 где И16, R17, В1в — сопротивления резисторов

16, 17 и 18;

01о, U12 — напряжения второго источника 1О напряжения и на выходной шине 12 синхронизации.

За короткое время Ь|з конденсатор интегратора 13 переэаряжается выходным напряжением второго усилителя 2О через открытый третий ключ 21 (фиг. 2, 0 э), По окончании действия синхроимпульса в момент времени t2 на выходе формирователя 11 устанавливается нулевой потенциал, что приводит к закрыванию первогоо 7, втс рого 8 и третьего 21 ключей, При этом конденсатор интегратора 13 переэаряжается отрицательным выходным напряжением модулятора-прерывателя 1ч (фиг. 2, 014)

014(тэ — 12) = — — — 01о

R17 (2)

5 Выходное напряжение интегратора 13 на интервале времени t3-t2 можно представить в виде

<3

U13 = — (014 (тз тг)Й+

1Р t2

+ 014 (тг — tI), (3) где ти — постоянная времени интегратора

13, В момент времени 1д выходное напряжение интегратора 13 достигает уровня

00п, что приводит к установлению на выходе первого усилителя 1 положительного уровня. Учитывая, что 01э = 0«в момент времени ta, на основании (3) и с учетом (1) и (2) время задержки представим в виде

Л Т = ТЗ t2 =

Й17 В 17

Uon + 01г + 01о

16 1в (4)

R17

25 1 — — U1o и при выполнении условий 616 = R17 = В1в

00п +012 +010 (5)

Лt1— ти

- 01е где U — отрицательное напряжение на выходе двухполярного стабилизатора 2, Отсюда следует, что задержка импульсной последовательности пропорциональна напряжению 012 ка входе 12 синхронизаЦИИ.

На интервале времени т7-тэ синхронизированный преобразователь напряжения в частоту работает в автоколебательном режиме. В момент времени тэ триггер 24 переводится в единичное состояние передним фронтом первого импульса в пачке, что приводит к открыванию верхнего по схеме перекидного ключа 23 (фиг. 2, 01э, 024). При этом на первый вход модулятора-прерывателя 14 подается напряжение с входа 25 преобразования, Скорость нарастания выходного напряжения интегратора 13 на интервале t4 — 1з определяется величинсй положительного напряжения на выходе модулятора-прерывателя 14

5О 014 (t4 тэ) = (" + ) 0 25

R1e — 0 25 =- 025. 17 1 (6)

В момент времени t4, когда выходное напряжение интегратора 13 достигает зна+ чения 00п, на выходе первого операционI ного усилителя 1 устанавливается отрицательный уровень, что приводит к закрыванию четвертого ключа 22 (фиг. 2, 026).

Длительность первого полупериада в автоколебательном режиме синхронизированного частотного модулятора, используя (3), с учетом (6) представим в виде

Т1 = 14 13 = ти, (7)

025 где 0пп — положительное напряжение на выходе двухполярного стабилизатора 2.

На интервале времени t5 — м на выходе модулятора-прерывателя 14 устанавливается отрицательное напряжение (фиг, 2, 014)

014 (Е5 — t4) = — щ 025 = — U25, (8)

817 и с учетом этого выражение для длительности второго полупериода представим в виде

Т2 = т5 14 = — Ти ° (9)

0оп — 0оп

Используя выражения (7) и (9)., определим частоту колебаний в промежутке между синхроимпульсами

1 =(Т1+ Тг) 1 025 (1п)

2 и (0оп — 0оп )

Отсюда следует, что частота этих калебаний прямо пропорциональна напряжению на входе 25 модуляции. При скачкообразном изменении напряжения на входе 25 модуляции в момент времеНи 15 новое значение частоты f2 устанавливается за один период этой частоты (фиг. 2, U25, 0г5).

На фиг, 2, 01з на интервале времени

t8 — 1т показан случай, когда задержка выходной импульсной последовательности At2 =

=О. В соответствии с выражением (5) такой режим достигается при амплитуде импульсов на входе 12 синхронизации (фиг, 2, U12)

012 =-Uon -01о. (11)

Таким образом, введение модуляторапрерывателя 14, перекидного 23 и третьего

21 ключей, триггера 24, второго источника

10 напряжения и соответствующих связей, позволяет наряду с получением линейного преобразования амплитуды синхроимпульсов в длительность задержки выходной импульсной последовательности осуществлятьлинейное преобразование напряжения на входе 25 в частоту импульсов в пачке за время, не превышающее ее периода установившейся частоты. При этом исключается влияние изменяющегося на входе 25 преобразования сигнала на параметры задержки импульсной последовательности.

Формула изобретения

1. Синхронизированный преобразователь напряжения в частоту, содержащий

20 с первым входом модулятора-прерывателя, 25 выход которого через параллельно соединенные резистор и третий ключ соединен с выходом модулятора- прерывателя, первый

50 вхс,; модулятора-прерывателя через третий

55 теля.

510

45 первый операционный усилитель, выход которого является выходом преобразователя и соединен с входом двухполярного стабилизатора, выход которого соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, интегратор, выход которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен через первый ключ и первый источник напряжения к общей шине, входную шину синхронизации, которая через формирователь импульсов соединена с управляющими входами первого и второго ключей, второй источник напряжения, отрицательный вывод которого соединен с общей шиной, и резисторы, отли ча ю щийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены модулятор-прерыватель, перекидной и третий ключи, триггер, причем входная шина преобразования через нормально замкнутый контакт перекидного ключа соединена входом интегратора, выход формирователя импульсов соединен с управляющим входом третьего ключа и входом установки в "0" триггера, инверсный выход которого соединен суправляющим входом перекидного ключа, нормально разомкнутый контакт которого соединен с положительным выводом второго источника напряжения, а выход первого операционного усилителя соединен с входом установки в единичное состояние триггера и управляющим входом модулятора-прерывателя, второй вход которого через второй ключ соединен с входной шиной синхронизации, 2.Устройство по и. 1, отл и ч а ющ е е с я тем, что модулятор-прерыватель содержит второй операционный усилитель, четвертый ключ и четыре резистора, причем второй вход модулятора- прерывателя через второй резистор соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, который через резистор обратной связи соединен с его выходам, являющимся резистор соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя и через четвертый резистор с неинвертирующим входом этого усилителя, который через четвертый ключ соединен с общей шиной, а управляющий вход этага ключа является входом управления модулятора-прерыва1691946

ОЬг 1

Фие 2

Составитель Н, Маркин

Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Редактор А. Лежнина

Заказ 3934 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская xa6Ä 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101